Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 6
1.1 Способы получения белковых гидролизатов 6
1.1.1 Химические способы получения гидролизатов 6
1.1.2 Ферментативный гидролиз 9
1.2 Ферменты, применяемые для получения белковых гидролизатов 15
1.3 Характеристика процесса протеолиза 21
1.4 Применение ферментативного гидролиза для получения БАД 27
1.5 Методы оценки степени гидролиза белка 28
1.6 Основные направления применения белковых гидролизатов 29
1.7 Способы очистки белковых гидролизатов 32
1.8 Заключение по обзору литературы 35
Цель и задачи исследований 36
Глава 2. Экспериментальная часть 37
2.1 Объекты и методы исследования 37
2.1.1 Объекты исследования 38
2.1.2 Методы исследования 39
2.2 Постановка опытов 44
Глава 3. Обоснование режимов гидролиза дрейссены и мяса зеленой мидии 46
3.1 Изучение химического состава мяса дрейссены и зеленой мидии 46
3.2 Влияние различных режимов гидролиза дрейссены на выход и степень расщепления белков 53
3.3 Влияние различных режимов гидролиза мяса зеленой мидии на выход и степень расщепления белков 71
3.4. Обоснование субстратной специфичности ферментов Corolase L10
и Corolase L7089 80
Глава 4. Пищевая и биологическая ценность гидролизатов из дрейссены и мяса зеленой мидии 90
4.1 Химический, аминокислотный, жирнокислотный состав и безопасность гидролизатов из дрейссены и мяса зеленой мидии 90
4.2 Биологическая активность гидролизатов из дрейссены и мяса зеленой мидии 97
Глава 5. Применение гидролизатов из дрейссены и мяса зеленой мидии 98
5.1 Использование гидролизатов в качестве добавки в рыбные фаршевые изделия 98
5.2 Использование гидролизатов в качестве компонентов питательных сред для выращивания мицелия съедобных грибов 103
5.3 Изучение химического состава и применения вторичного продукта гидролиза дрейссены и мяса зеленой мидии 106
Глава 6. Технологический процесс получения ферментативных гидролизатов из дрейссены и мяса зеленой мидии 107
6.1 Описание технологического процесса получения ферментативного гидролизата из дрейссены 107
6.2 Описание технологического процесса получения ферментативного гидролизата из мяса зеленой мидии 109
6.3 Расчет экономической эффективности разработанной технологии 110
Выводы 115
Список литературы
- Ферменты, применяемые для получения белковых гидролизатов
- Объекты исследования
- Влияние различных режимов гидролиза мяса зеленой мидии на выход и степень расщепления белков
- Использование гидролизатов в качестве компонентов питательных сред для выращивания мицелия съедобных грибов
Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время жители большинства стран мира страдают от белковой и аминокислотной недостаточности, нехватка пищевого белка является острой социальной проблемой современного мира. Дефицит полноценного по аминокислотному составу белка в рационах питания сопровождается неспособностью соответствующих защитных систем организма адекватно отвечать на неблагоприятные воздействия окружающей среды, что резко повышает риск развития ряда заболеваний.
В связи с этим в мире активно разрабатывались и разрабатываются технологии промышленного производства пищевого белка и аминокислотных препаратов на основе сырья растительного и животного происхождения.
В рыбной промышленности основным сырьем для получения белковых и аминокислотных препаратов является рыба, по тем или иным причинам непригодная для традиционных способов переработки, беспозвоночные и отходы от разделки сырья.
Одним из направлений переработки сырья в легкодоступные для усвоения организмом человека белки и аминокислоты является его частичный или полный гидролиз любым из существующих способов – кислотным, щелочным, ферментативным или ферментативно-кислотным.
Из научных публикаций следует, что гидролиз, кислотный или ферментативный, применяется как один из способов получения биологически активных добавок (БАД), в основном из беспозвоночных и отходов их разделки (Рехина; Новикова; Давидович; Беседнова; Эпштейн).
Беспозвоночные как сырье для получения БАД представляют несомненный интерес благодаря уникальному химическому составу мягких тканей, содержащих полноценный по аминокислотному составу белок, макро- и микроэлементы, таурин, аминосахара, витамины, ПНЖК (Кизеветтер; Сафронова).
Последние годы характеризуются заметным истощением естественных биоресурсов водного происхождения, поэтому возникает проблема, связанная с освоением новых источников сырья для получения БАД, белковых и аминокислотных препаратов. Перспективным сырьем для этих целей может служить пресноводный моллюск дрейссена (Dreissenum рolуmorpha рallas), значительные запасы которой по экспертной оценке в Рыбинском водохранилище составляют 400-800 тыс. тонн, в Плещеевом озере - 15-20 тыс. тонн, а также зеленая мидия (Рerna viridis), обитающая в тихоокеанских прибрежных районах Вьетнама, промышленный вылов которых в настоящее время не освоен.
Исследованиями в области разработки технологии ферментативного гидролиза занимались такие ученые как Черногорцев, Кизеветтер, Ярочкин, Разумовская, Неклюдов, Мухин, Новиков, Круглик и ряд зарубежных ученых.
Принимая во внимание большие запасы дрейссены, а также возможность выращивания зеленой мидии в марикультуре, актуальной представляется разработка технологии рационального использования этих видов сырья для получения пищевой и кормовой продукции с применением ферментативного гидролиза.
Цели и задачи работы. Цель работы – разработка технологии ферментативных гидролизатов из новых видов сырья – дрейссены и зеленой мидии.
В рамках поставленной цели решались следующие задачи:
- исследовать химический состав дрейссены и зеленой мидии;
- обосновать рациональные режимы ферментативного гидролиза и разработать технологическую схему получения гидролизатов из дрейссены и зеленой мидии;
- обосновать специфичность ферментов по отношению к определенному виду сырья;
- изготовить опытные партии гидролизатов из дрейссены и зеленой мидии, исследовать их пищевую, биологическую ценность и безопасность потребления гидролизатов;
- изучить биологическую активность гидролизатов;
- исследовать возможность применения гидролизатов в качестве добавки в
пищевые продукты и питательные среды для культивирования мицелия съедобных грибов;
- исследовать химический состав непрогидролированных осадков для
определения возможности их применения в качестве кормовых добавок;
- разработать проекты технической документации (ТУ и ТИ) на сырье и гидролизаты.
- рассчитать экономическую эффективность от внедрения разработанной технологии получения ферментативных гидролизатов из дрейссены и мяса зеленой мидии.
Научная новизна работы:
- Разработана ресурсосберегающая технология ферментативных гидролизатов из новых, потенциально промысловых видов сырья – дрейссены и зеленой мидии.
- Установлена зависимость степени гидролиза белков и эффективность использования сырья от вида ферментов (коллагеназа, папаин, флавоэнзим, Сorolаsе L10 и Сorolаsе L7089) и условий проведения процесса.
- Научно обоснована субстратная специфичность ферментов Сorolаsе L10 к белкам дрейссены и Сorolаsе L7089 к белкам зеленой мидии.
- Изучена возможность применения гидролизатов в качестве белковой добавки в формованные фаршевые изделия и в качестве легкоусвояемых азотсодержащих веществ в питательные среды для культивирования мицелия съедобных грибов.
Практическая значимость работы. Разработана и апробирована в лабораторных условиях технология ферментативных гидролизатов из дрейссены и зеленой мидии. Разработаны проекты технической документации (ТУ и ТИ) на сырье и гидролизаты. Новизна разработанной технологии подтверждена положительными решениями о выдаче патентов.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Рациональные технологические параметры процесса ферментативного гидролиза дрейссены и мяса зеленой мидии для получения пищевых и кормовых продуктов.
2. Обоснованная субстратная специфичность ферментов: Corolase L10 для гидролиза дрейссены и Corolase L 7089 для гидролиза мяса зеленой мидии.
3. Использование гидролизатов из дрейссены и мяса зеленой мидии в качестве
пищевых добавок и как компонентов питательных сред для культивирования мицелия съедобных грибов.
Апробация работы. Основные результаты исследований представлены на IX Всероссийском конгрессе диетологов и нутрициологов «Питание и здоровье», Москва 2007; международной научно-практической конференции, посвященной 95-летию Саратовского Госагроуниверситета «Вавиловские чтения – 2008»; международной научно-технической конференции «Наука и образование – 2009», Мурманск; Х международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии», Казань 2009; международной научно-практической конференции «Безопасность и качество товаров», Саратов 2009; II Всероссийской конференции студентов и аспирантов «Пищевые продукты и здоровье человека», Кемерово 2009; доложены на заседании технической секции ученого совета ФГУП "ВНИРО".
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе 5 – в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, оформлены 3 заявки на изобретения, на две из них получены положительные решения о выдаче патентов.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 139 страницах, содержит 40 таблиц, 12 рисунков и 16 приложений. Список литературы включает 214 литературных источников, в том числе 53 зарубежных авторов.
Ферменты, применяемые для получения белковых гидролизатов
В работах, посвященных применению ферментов для получения гидролизатов из рыбного сырья, отмечается незначительный выход гидролизатов (Adler-Nissen, 1976, 1986, 1987; Quaglia, Orban, 1987; Rebeca et al., 1991; Sugiyama et al., 1991; Raghunath, 1993). Так, например, при получении ферментативного гидролизата из мышечной ткани акулы с применением протеолитического фермента алкалазы при различной температуре, продолжительности гидролиза и соотношении субстрат: фермент, выход азотистых веществ (максимальная степень гидролиза) не превышал 18% (Diniz, Martin, 1996). По другим данным (Черногорцев, 1973), выход азотистых веществ в гидролизат при гидролизе мелкой рыбы протосубтилином может составлять 41-90%.
Как сказано выше, протеолитические ферменты различаются по субстратной специфичности, что может непосредственно оказывать влияние на степень гидролиза белка и на выход азотсодержащих веществ из сырья в гидролизат (Сергиенко, 2006; Суховерхова, Пивненко, 2006). Такого мнения придерживаются исследователи, изучавшие влияние микробных протеаз на степень гидролиза различных белковых субстратов (Римарева, Оверченко и др., 1997).
Подтверждением субстратной специфичности протеолитических ферментов являются опыты, проведенные по получению белкового препарата СФАГ-1 и СФАГ-2 из смеси мышечной ткани и внутренних органов рыб семейства карповых (Поверин, 2006 а, б). При гидролизе субстрата под воздействием ферментов внутренностей, а также при использовании протосубтилина Г Зх степень гидролиза белка и выход азота в гидролизат были низкими, причем процесс гидролиза был медленным -10-12 час. при рН 7,5, температуре 40С. При тех же условиях гидролиза с использованием смеси протеаз и пептидаз или протеазы выход аминокислот был в 2-3 раза выше, чем при применении протосубтилина Г Зх. Применение папаина в концентрации 1% к сырью позволило сократить время гидролиза на 2 час, и получить гидролизат с содержанием сухих веществ 9-10% и аминного азота 700-800 мг%.
По мнению ученых (Кислухина, 2002; Мухин, Новиков, 2002) субстратная специфичность является основной характеристикой ферментов, их способностью расщеплять выбранное сырье. Регулировать степень расщепления белка можно за счет изменения температуры, продолжительности процесса, соотношения фермент: субстрат, рН среды. Варьированию и подбору рациональных условий гидролиза посвящены многие технологические и биохимические исследования (Слуцкая, 1997; Телишевская, 2000; Неклюдов и др., 2000).
С учетом субстратной специфичности протеолитические ферменты различного происхождения широко применяются в рыбной промышленности для получения белковой массы, рыбных соусов, гидролизатов, в также для ускорения созревания рыбы, обесшкуривания мелкой рыбы и кальмара, биомодификации мышечной ткани кукумарии при производстве пресервов (Шендерюк, 1964; Мигал ев, 1964; Черногорцев, 1973; Калиниченко, Слуцкая, 2006; Евсеичева, 2006; McBride et al., 1961; Godfrey, 1985; Andres, 1985).
Поскольку в ряде случаев ферментативный гидролиз сырья с целью получения необходимой степени расщепления белка проводится в течение длительного времени (18-21 час) при относительно низкой положительной температуре (37-45С) для предотвращения микробиальной порчи в среду добавляют консервант, которым может служить этанол. Например, по запатентованному способу для предотвращения порчи сырья в процессе ферментативного гидролиза сырье заливают водно-спиртовым раствором в соотношении 1:1 - 1:1,5, подщелачивают NaOH до рН 8,0-8,5 и гидролизуют в течение 1,5-6 час. при температуре 35-40С пилорином, выделенным из внутренностей тихоокеанской лососи, гепатопанкреатином, панкреатином краба, или мегатерином. Ферменты инактивируют нагреванием массы при температуре 70-80С в течение 15-20 мин. Целевой продукт сушат. В нем содержится 60-87,7% свободных аминокислот (Пат. РФ № 2171066).
Из литературных: данных известно, что этиловый спирт оказывает положительное влияние на активность ферментов, способен увеличивать скорость реакции, изменять субстратную специфичность фермента, и не влияет на качество получаемого гидролизата, поскольку легко удаляется при концентрировании конечного продукта упариванием или сушкой (Неклюдов и др., 2000; Давидович и др., 2006; Moo-Young, 1,985). 1.4 Применение ферментативного гидролиза для получения БАД
В последние годы ферменты нашли применение в технологии переработки разных видов водных биологических ресурсов для получения БАД к пище. Так, способом ферментативного гидролиза из двустворчатых моллюсков и молок рыб получают БАД "Моллюскам" и "Нуклеатин", которые содержат около 60% свободных аминокислот, в том числе таурин. Для получения БАД применяли ферментные препараты из панкреатической ткани гидробионтов - гепатопанкреатин и пилорин, микробиальные -мегатерии и протамекс. Процесс гидролиза проводили в присутствии водно-спиртовой смеси. На основании результатов биологических опытов установлено, что БАД рекомендуются для использования в качестве антиоксидантов, стимуляторов сердечно-сосудистой системы, для улучшения функции зрения, физической и умственной работоспособности (Давидович, Позднякова, 1999; Давидович, Пивненко 2001; Давидович и др., 2006).
Объекты исследования
Из анализа научных публикаций следует, что выбор ферментов для гидролиза сырья определяется поставленной задачей, а также свойствами сырья и возможными параметрами процесса гидролиза в рамках конкретной задачи - глубина гидролиза, состав продуктов реакции, степень перевода белковых веществ в растворимое состояние, т.е. выход азотсодержащих компонентов из сырья в гидролизат (Кислухина, 2002).
Как сказано выше, бланшированное мясо зеленой мидии по химическому составу отличается от мяса дрейссены. В нем содержится больше белка, ниже содержание липидов и углеводов (табл. 2, 3). Установлены также различия в аминокислотном составе белков дрейссены и зеленой мидии (табл. 4). С учетом различий химического состава мяса дрейссены и зеленой мидии предположили, что ферменты, которые применяли для гидролиза белков дрейссены, в отношении мяса зеленой мидии могут повести себе по-другому, поэтому гидролиз проводили при различных концентрациях ферментов, значениях рН, температурных режимов и продолжительности процесса.
В случае применения коллагеназы концентрацию фермента изменяли от 0,1% до 0,5% к субстрату. Гидролиз проводили при рН 7,0 или 7,5 при Таблица 15 Влияние условий гидролиза мяса зеленой мидии коллагеназои на выход азотсодержащих веществ и степень температуре 50±1С или 55±1С, в течение 5 или 8 час. Установили, что изменяя условия гидролиза - увеличивая концентрацию фермента до 0,5% по отношению к субстрату при продолжительности процесса 5 час. можно достичь степени гидролиза белка 53,0%. Дальнейшее увеличение продолжительности процесса до 8 час. при максимальной концентрации фермента 0,5% не приводит к повышению степени гидролиза белка и выхода азота. При повышении температуры до 55±1С и рН до 7,5 наблюдается некоторое снижение степени расщепления белка и выхода азота в гидролизат (табл. 15).
Считаем, что наиболее рациональным режимом гидролиза мяса зеленой мидии коллагеназой является концентрация фермента 0,4%, рН 7,0, температура 50±1С и в течение 5 час. При этих условиях степень гидролиза белка, оцененная по относительному содержанию аминного азота, составляет 51,1%, выход азота из сырья в гидролизат - 18,5%.
При тех же условиях гидролиза мяса зеленой мидии папаином степень расщепления белка по сравнению с результатами гидролиза коллагеназой повышается незначительно - до 55,7%, а выход азотсодержащих веществ из сырья в гидролизат увеличивается до 33,9%. Как и в случае гидролиза мяса зеленой мидии коллагеназой, увеличение продолжительности процесса до 8 час. на степень расщепления белков и выход азотистых веществ оказывает незначительное влияние, а при снижении рН с 7,0 до 5,0 наблюдается снижение выхода азота и степени гидролиза белка. На основании полученных результатов за рациональные условия гидролиза мяса зеленой мидии папаином можно принять концентрацию фермента 0,4%, рН 7,0, температуру 50±1С и продолжительность процесса 5 час. (табл. 16).
При исследовании влияния условий гидролиза мяса зеленой мидии флавоэнзимом на степень расщепления белка и выход азотистых веществ установили, что наиболее рациональными условиями процесса является рН 7,0, температура 50±1С, концентрация фермента 0,3%, продолжительность Таблица 16 Влияние условий гидролиза мяса зеленой мидии папаином на выход азотсодержащих веществ и степень расщепления белка
. При этих условиях степень гидролиза белка, оцененная по относительному содержанию небелкового азота, который составляет 80,5% от количества общего азота в гидролизате, аминного азота - 50,6% от количества небелкового азота, при выходе азотсодержащих веществ из сырья в гидролизат составляет 37,1% (табл. 17). Установлено, что при указанных условиях гидролиза увеличение концентрации фермента до 0,5% и продолжительности процесса до 8 час. выход азота и степень гидролиза можно повысить соответственно до 39,2% и 55,3%, т.е. примерно на 2%, что экономически не оправдано, поскольку приводит к увеличению затрат на электроэнергию и фермент.
Как отмечено выше, Corolase L10 активна в диапазона температуры 50-70С и рН от 3 до 9. Для деградации белков рыбного сырья концентрация Corolase L10, рекомендуемая производителем фермента, составляет 200-300 г/тонну сырья, т.е. 0,02-0,03%. С учетом этих рекомендаций были проведены опыты по гидролизу мяса зеленой мидии при концентрации фермента 0,03%), рН 7,4, температуре 55±1С в течении 6 час. Установили, что при этих условиях степень деградации белка низкая - содержание аминного азота составляет всего 25,8% к количеству небелкового, а выход азота из сырья в гидролизат не превышает 27,0%. Поэтому в последующих опытах увеличивали концентрацию фермента и продолжительность процесса до 8 час. Кроме того, отдельные опыты проводили при понижении рН до 5,0 или повышении до 8,7 (табл. 18).
Полученные результаты позволяют заключить, что за наиболее рациональные условия гидролиза белков мяса зеленой мидии Corolase L10 следует принять концентрацию фермента 0,1%), продолжительность процесса 6 час, температуру 55±1С и рН 7,4. При рациональных, по нашему мнению условиях гидролиза, степень расщепления белка составляет 47,0% (содержание аминного азота по отношению к небелковому), а выход азота 32,2%. При увеличении концентрации фермента до 0,2%, продолжительности гидролиза до 8 час. степень расщепления белка и выход азотсодержащих Таблица 18 Влияние условий гидролиза мяса зеленой мидии ферментом Corolase L 10 на выход азотсодержащих веществ и степень расщепления белка
Влияние различных режимов гидролиза мяса зеленой мидии на выход и степень расщепления белков
Сопоставление распределения фракций в гидролизатах из дрейссены и мяса зеленой мидии, полученных с Corolase L10 и Corolase L7089, позволяет высказать предположение о том, что ферменты специфичны по отношению к определенным белкам в составе мяса дрейссены и зеленой мидии. Подтверждением такого предположения могут служить результаты сопоставления молекулярно-массового распределения азотсодержащих фракций в гидролизатах, полученных из одного и того же вида сырья, но с разными ферментами. Так, при применении Corolase L7089 вместо Corolase L10 в гидролизате из дрейссены снижается содержание фракции с молекулярной массой более 275 кДа, увеличивается количество фракций с молекулярными массами в диапазоне 275-72,4 кДа, 72,5-22,4 кДа, 22,4-10,2 кДа и 10,2-4,5 кДа, при этом снижается содержание фракций низкомолекулярных в диапазоне молекулярных масс 4,5-1,7кДа и менее 1,7кДа.
При использовании для гидролиза мяса зеленой мидии Corolase L7089, по сравнению с Corolase L10 в конечном продукте значительно повышается количество фракций с молекулярными массами в диапазоне 10,2-4,5 кДа и менее 1,7 кДа. При этом в гидролизате снижается содержание фракций высокомолекулярных - в диапазоне молекулярных масс 275-72,4 кДа, 72,4-22,4 кДа, 22,4-10,2 кДа (рис. 7).
Как отмечено выше, в гидролизатах из дрейссены и мяса зеленой мидии, полученных с применением ферментов Corolase L10 и Corolase L7089 присутствуют азотсодержащих фракции с различными молекулярными массами.
Анализ литературных данных позволяет предположить, что фракция с молекулярными массами в диапазоне 275-72,4 кДа и более 275 кДа может содержать ДНК и РНК или их фрагменты (Штрауб, 1965). В состав фракций с молекулярными массами 72,4-22,4 могут входить использованные для гидролиза протеолитические ферменты, например, фермент Corolase L7089, основанный на препаратах, полученных из В. Subtilis, может иметь молекулярную массу 46,5 кДа, a Corolase L10, основанный на папаине, имеет молекулярную массу 23,4-28,0 кДа (Кислухина, 2002).
Молекулярно-массовое распределение азотсодержащих фракций в гидролизатах, полученных с использованием CorolaseL10 и CorolaseL7089.
Из приведенных данных следует, что ни в одном случае как в отношении мяса дреиссены, так и зеленой мидии, независимо от использованного фермента, гидролиз не идет до конца, о чем свидетельствует и наличие в гидролизатах азотсодержащих фракций с различными молекулярными массами.
Известно, что причинами неполного гидролиза белков является многокомпонентность мяса, неспецифичность ферментов по отношению к отдельным фракциям белков субстрата, а также инактивация ферментов продуктами расщепления белков (Черников, 1975; Неклюдов, Навашин, 1985). Сопоставление степени гидролиза белка по содержанию в конечном продукте низкомолекулярных фракций в диапазоне молекулярных масс менее 1,7 кДа и 4,5-1,7 кДа, содержания свободных аминокислот и выхода азота из сырья в гидролизат позволяет сделать вывод о том, что наиболее специфичным по отношению к белкам мяса дрейссены является фермент Corolase L10, а к белкам мяса зеленой мидии - фермент Corolase L7089.
Таким образом, при рациональных условиях гидролиза, установленных нами - концентрация ферментов 0,1% к массе мяса, рН 7,4, температуре 55±1С, гидромодуле 1:2 и продолжительности процесса 6 час. применение соответствующих по субстратной специфичности ферментов Corolase L10 для мяса дрейссены и Corolase L7089 для мяса зеленой мидии позволяет достичь достаточно высокой степени гидролиза белка и максимального выхода азота из сырья в гидролизат.
Химический, аминокислотный, жирнокислотный состав и безопасность гидролизатов из дрейссены и мяса зеленой мидии
При установленных рациональных режимах в лабораторных условиях были изготовлены опытные партии гидролизатов из дрейссены и мяса зеленой мидии. Гидролизаты были подвергнуты сублимационной сушке на лабораторной установке Consol-12 при температуре минус 35С, давлении 0,250 атм в течение 49 час. Выход сухих гидролизатов из дрейссены составляет 2,5%, из мяса зеленой мидии - 8,5%.
Сухие гидролизаты представляют собой порошки светло-бежевого цвета со слабым запахом мяса дрейссены или зеленой мидии. Полученные продукты полностью растворяются в воде.
Результаты анализа химического состава гидролизата из дрейссены показали, что в образце содержится 11,8±0,1% общего азота (или 73,8% сырого протеина), 7,4% липидов, 8,8% минеральных веществ и 3,6% углеводов при содержании сухих веществ 93,6% (табл. 24). Высокое содержание минеральных веществ может быть связано с тем, что для получения гидролизата использовали дрейссену вместе со створкой. С другой стороны при рН 7,4, доведенного до указанного значения рН раствором NaOH, определенная часть минеральных веществ, возможно, переходит в растворимое состояние.
В гидролизате из дрейссены содержатся все заменимые и незаменимые аминокислоты (табл. 25), количество которых сопоставимо с аминокислотным составом исходного сырья (табл. 4). Сумма заменимых аминокислот в гидролизате составляет 45,32 г/100г белка, незаменимых -36,47 г/100г белка. Из незаменимых аминокислот превалирует содержание лизина, треонина и фенилаланина+тирозина. Лимитирующими аминокислотами являются лейцин и тритофан (табл. 26). Эти данные сопоставимы с результатами определения аминокислотного скора мяса дрейссены (табл. 5) и свидетельствуют о высокой биологической ценности полученного продукта.
В отличие от гидролизата из дрейссены в гидролизате из мяса зеленой мидии выше содержание сухих веществ - 94,7%, количество общего азота и соответственно сырого протеина, составляющего 79,4%. Количество липидов несколько ниже - 6,7%, содержание минеральных веществ составляет 5,2% в отличие от 8,8% в гидролизате из дрейссены. Содержание углеводов в гидролизатах из дрейссены и зеленой мидии примерно одинаково (табл. 24). По некоторым данным углеводы в мясе беспозвоночных представлены аминосахарами, которые играют важную роль в обеспечении организма иммунитетом (Сафронова, Тунгусов, 1998).
В гидролизате из мяса зеленой мидий содержатся все заменимые и незаменимые аминокислоты, причем сумма незаменимых аминокислот выше, чем в гидролизате из дрейссены - соответственно 47,43 и 42,15 г/ЮОг белка (табл. 25).
Использование гидролизатов в качестве компонентов питательных сред для выращивания мицелия съедобных грибов
По содержанию сухих веществ, липидов и особенно минеральных веществ побочный продукт гидролиза дрейссены значительно отличается от осадка, полученного при гидролизе мяса зеленой мидии. В первую очередь это зависит от химического состава исходного сырья - в мясе дрейссены меньше, чем в мясе мидии сырого протеина, выше содержание липидов (табл. 2, 3). На химический состав осадков, возможно, оказывает степень гидролиза белка, а также выход азота из сырья в гидролизат (рис. 4).
Высокое содержание сухих и минеральных веществ в осадке, полученном при гидролизе дрейссены, обусловлено наличием створки, поскольку для гидролиза использовали сырье, измельченное вместе со створкой.
Различия в химическом составе осадков предполагают и их различное направление для применения в качестве кормовых добавок - если осадок, получаемый при гидролизе мяса зеленой мидии, может быть использован в качестве кормовой добавки для сельскохозяйственных животных, например, в свиноводстве, то осадок, образующийся при гидролизе дрейссены в створке из-за высокого, более 19% содержания минеральных веществ и наличия створки, пригоден только для применения в птицеводстве.
Таким образом, ферментативный гидролиз, потенциально промысловых водных биологических ресурсов, к которым относятся дреиссена и зеленая мидия позволяет комплексно использовать сырье для получения пищевых и кормовых добавок, а также БАД.
Результаты проведенных опытов показали, что для получения белковых гидролизатов из дрейссены и мяса зеленой мидии можно использовать различные протеолитические ферменты - коллагеназу, папаин, флавоэнзим, Corolase L10 и Corolase L7089. В зависимости от предполагаемого направления применения конечного продукта гидролиз определенным ферментом при установленных нами режимах позволит получать гидролизаты с различной степенью расщепления белка. Как сказано выше эффективность использования сырья оценивается выходом целевого продукта, который зависит от рациональных режимов гидролиза и субстратной специфичности фермента. Установлено, что наиболее высокая степень перевода в растворимое состояние белков субстрата дрейссены - 65,0% наблюдается при использовании Corolase L10.
Для получения гидролизата из дрейссены используется мороженое сырье - дрейссена в створках. Предварительная обработка дрейссены заключается в дефростировании в воде, промывке для удаления механических загрязнений и последующем бланшировании острым паром или горячей водой. В бланшированном сырье определяют содержание мягких тканей (мяса), отделенных от створки вручную. Рассчитывают содержание мяса в общем объеме сырья, загруженного в ферментер, и количество фермента, необходимого для проведения гидролиза. Бланшированную дрейссену измельчают вместе со створкой, например в дробильной установке.
Измельченное сырье взвешивают, загружают в ферментер и смешивают с водой при гидромодуле 1:2, рН массы доводят 1% раствором NaOH до рН 7,4±0,1. Массу прогревают до температуры 55±1С при постоянном перемешивании, затем вводят фермент Corolase L10 из расчета 0,1% к массе мяса.
Гидролиз проводят при температуре 55±1С, рН 7,4±0,1 без дополнительного рН-статирования в течение 6 час.
После завершения процесса гидролиза массу нагревают до температуры около 100С, концентрируют упариванием при температуре до содержания сухих веществ в жидкой фракции б±1%. Для определения содержания сухих веществ отбирают часть массы, фильтруют, и в фильтрате определяют содержание сухих веществ экспресс-методом, например ИК 108 влагомером японской фирмы "Kett". При концентрировании массы упариванием достигается инактивация фермента.
Концентрированную гидролизную массу охлаждают до температуры 50-60С. Жидкую фракцию (собственно гидролизат) отделяют от плотного осадка фильтрованием через нутч-фильтр или центрифугированием порционируют и подвергают высушиванию лиофилизацией. В промышленных условиях для высушивания гидролизатов можно рекомендовать применение распылительной установки. Сухой гидролизат расфасовывают в водонепроницаемую тару, маркируют и хранят при положительной нерегулируемой температуре до использования. 6.2 Описание технологического процесса получения ферментативного гидролизата из мяса зеленой мидии
Для получения гидролизата из мяса зеленой мидии используют варено-мороженое мясо, которое размораживают на воздухе при температуре не выше 15С. Мясо зеленой мидии измельчают на волчке с диаметром отверстий в решетке 3-4 мм, взвешивают и загружают в ферментер, добавляют воду из расчета гидромодуля 1:2. Раствором гидроокиси натрия рН массы в ферментере доводят до рН 7,4±0,1. Массу прогревают до температуры 55=ЫС при постоянном перемешивании и вносят фермент Corolase L7089, взятый из расчета 0,1% к массе сырья, загруженного в ферментер. Фермент предварительно разводят в небольшом количестве воды, что необходимо для более равномерного его распределения в гидролизуемой массе.
